ارزيابي عملكرد الگوريتم فراكاوشي جستجوي ذرات باردار بهبود يافته در بهينه سازي بهره برداري از سامانه مخازن

Performance Evaluation of Improved Charged System Search Algorithm for Operation Optimization of Reservoir System

در سالهاي اخير از انواع روشهاي بهينه‌يابي فراكاوشي در مسائل مربوط به بهره‌برداري بهينه از سامانه مخازن استفاده شده است. در اين تحقيق نسخه بهبود يافته الگوريتم جستجوي ذرات باردار براي افزايش قابليت جستجوي سراسري الگوريتم و جلوگيري از گير افتادن در بهينه محلي ارائه شده است. بدين منظور از نوعي عملگر جهش استفاده شده و الگوريتم جستجوي ذرات باردار جهش يافته معرفي شده است. سپس به صحت‌سنجي و ارزيابي كارايي اين الگوريتم در مقايسه با ساير الگوريتم‌هاي معتبر فراكاوشي در حل مسائل بهينه‌سازي استاندارد رياضي پرداخته شده است. مطابق با نتايج بدست آمده، الگوريتم پيشنهادي بهترين عملكرد را در 17 تابع از 18 تابع مورد ارزيابي در مقايسه با ديگر الگوريتم ها از خود نشان داد. در ادامه از الگوريتم پيشنهادي جهت بهينه‌سازي دو مسئله مرجع سامانه چهار و ده مخزنه استفاده و با نتايج بدست آمده از ساير الگوريتم‌ها مقايسه شد. بر اين اساس بهترين مقادير تابع هدف به ترتيب برابر 308.29 و 1194.23 بدست آمد. در پايان كارايي الگوريتم در بهينه‌سازي بهره‌برداري از سيستم دو مخزنه (سدهاي حوضه آبريز گرگان‌رود) با استفاده از معيارهاي ارزيابي مختلف مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج بدست آمده حاكي از عملكرد مناسب الگوريتم فراكاوشي جستجوي ذرات باردار و نسخه جهش يافته آن در حل مسئله بهره‌برداري بهينه از سامانه مخازن مي‌باشد. بطوريكه كمترين مقدار تابع هدف برابر با 0.22 توسط الگوريتم پيشنهادي حاصل شد. همچنين اين الگوريتم به ترتيب با تأمين 94.63 و 95.30 درصد از نيازهاي كل پايين‌دست سدهاي گلستان و وشمگير عملكرد مناسبي از خود نشان داد.

After construction of dams according to different needs, the most important issue addressed by the exploiters and researchers is the issue of optimum operation management of reservoirs. In recent years, various meta-heuristic optimization techniques have been used for the reservoir operation optimization. In this study, an improved version of Charged System Search algorithm is presented to enhance the exploration ability and escape from local optima. For this purpose, a special mutation operator is used and a Mutant Charged System Search algorithm is introduced. Then, the validation and evaluation of the efficiency of this new improved algorithm are compared with other well-known meta-heuristic algorithms in solving the mathematical benchmark optimization problems. The new method achieves optimal results for 17 functions out of 18 functions. The proposed algorithm is used to solve two benchmark problems of operations of multireservoir sestem, namely four- and ten- reservoir sestems. Accordingly, the best values are obtained 308.29 and 1194.23, respectively. Finally, the efficiency of the algorithm for optimizing the operation of the two-reservoir system (Gorgan-Rood basin dams) is evaluated using various performance evaluation criteria. The results show the proper performance of the CSS algorithm and its mutated version in solving the multi-reservoir operation optimization problems. According to the results, the best solution achieved by the proposed algorithm is 0.22. Also, this algorithm showed the best performance by providing 94.63% and 95.30% of total demands of Golestan- Voshmgir multi-reservoir system.